电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,1982年,澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2km/s),若轨道宽2m,长为100m,通以恒定电流10A,则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大?磁场力的最大功率为多大?(不计轨道摩擦)
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更新时间:2016-12-11 20:28:18
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适中
(0.65)
名校
【推荐1】如图所示,在光滑水平面上有一边长为L的单匝正方形闭合导体线框,处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中,其边与磁场的右边界重合。线框由同种粗细均匀的导线制成,它的总电阻为R。现将线框以恒定速度v水平向右匀速拉出磁场。此过程中保持线框平面与磁场方向垂直,拉力在线框平面内且与边垂直,边始终与磁场的右边界保持垂直。在线框被拉出磁场的过程中:
(1)计算两端的电压,并判断哪端电势高;
(2)请证明:导线框的边在磁场中运动的任意瞬间,导线框克服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率。
(1)计算两端的电压,并判断哪端电势高;
(2)请证明:导线框的边在磁场中运动的任意瞬间,导线框克服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率。
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适中
(0.65)
【推荐2】如图所示,磁感应强度的磁感线垂直线圈平面,线圈匝数匝、面积,通过开关、导线与电解液连接,在电解液中竖直固定两根等高细金属,其上放有的金属棒,在开关的右边存在方向水平向右、磁感应强度大小为的匀强磁场,整个电路的电阻,取重力加速度大小。
(1)闭合开关K,求电路的电流I;
(2)闭合开关K,金属棒好对细金属没压力,求的大小。
(1)闭合开关K,求电路的电流I;
(2)闭合开关K,金属棒好对细金属没压力,求的大小。
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】某电子天平原理如图所示,E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极间磁感应强度的大小均为B,磁极宽度均为L。忽略边缘效应,一正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,线圈两端C、D与外电路连接、当质量为m的重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触),随后外电路对线圈供电,秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。此时根据对应的供电电流I,可确定重物的质量。已知线圈匝数为n,线圈电阻为R,重力加速度为g。
(1)供电电流I是从C端,还是从D端流入;
(2)求重物质量与电流的关系。
(3)不法商贩发现了秤中E形磁铁,打算在两侧各加了一块铁片,试问这样对称重有没有影响?称重是变大还是变小了?说明理由。
(1)供电电流I是从C端,还是从D端流入;
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(0.65)
名校
【推荐1】我国在建航母采用了电磁弹射技术。原理如图1,飞机钩在滑杆上,储能装置通过导轨和滑杆放电,产生强电流恒为4000A,导轨激发的磁场在两导轨间近似为匀强磁场,磁感强度B=10T,在磁场力和飞机发动机推力作用下,滑杆和飞机从静止开始向右加速,在导轨末端飞机与滑杆脱离。导轨长120m、间距为3m。飞机质量为2.0×104 kg,在导轨上运动时所受阻力恒为机重的0.1倍,假如刚开始时发动机已达额定功率,为4×106 W。飞机在导轨末端所受竖直升力与水平速度关系F=kV(k=4000kg/s)。如图2是在一次弹射过程中,记录的飞机在导轨各个位置上的速度。滑杆的质量忽略,g取10 m/s2。求:
(1)飞机在导轨上运动30m处的加速度大小。
(2)如果飞机在导轨末端刚好达到起飞条件,求飞机在导轨上运动的时间。
(1)飞机在导轨上运动30m处的加速度大小。
(2)如果飞机在导轨末端刚好达到起飞条件,求飞机在导轨上运动的时间。
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适中
(0.65)
【推荐2】电磁炮是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快,效率高等优点。其原理结构可简化为如图甲所示的模型:两根无限长、光滑的平行金属导轨MN、PQ固定在水平面内,相距为L,“电磁炮”弹体为质量为m的导体棒ab,垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,弹体在轨道间的电阻为R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,“电磁炮”电源的电压能自行调节,用以保证“电磁炮”在轨道上做匀加速运动最终发射出去,其中可控电源的内阻为r,不计空气阻力,导轨的电阻不计。求:
(1)考虑到电磁感应现象,定性描述电源的电压如何自行调节,才能保证“电磁炮”匀加速发射;
(2)弹体从静止经过时间t加速到v的过程中系统消耗的总能量;
(3)把此装置左端电源换成电容为C的电容器,导轨倾斜,与水平夹角为θ(如图乙所示),使磁场仍与导轨平面垂直,将弹体由静止释放,某时刻其速度为v1,定性画出该过程导体棒运动的v—t图象,并写出必要的分析和推理过程。
(1)考虑到电磁感应现象,定性描述电源的电压如何自行调节,才能保证“电磁炮”匀加速发射;
(2)弹体从静止经过时间t加速到v的过程中系统消耗的总能量;
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(0.65)
名校
【推荐3】下图为导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸),滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源,滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,比例常量k=8.0×10-5T/A.已知两导轨内侧间距l=1.5cm,滑块的质量m=30g,滑块沿导轨滑行x=5m后获得的发射速度v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动).
(1)求发射过程中滑块滑行的加速度和电源提供的电流各是多大?
(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的平均输出功率多大?(保留两位有效数字)
(1)求发射过程中滑块滑行的加速度和电源提供的电流各是多大?
(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的平均输出功率多大?(保留两位有效数字)
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